Procesor Procesor CPU Central Processor Unit Mikroprocesor Kremikov

Procesor

Procesor CPU = Central Processor Unit Mikroprocesor Kremiková dostička obsahujúca milióny tranzistorov Výkonný diel počítača Spracováva a vykonáva inštrukce zadané programom

Výroba procesoru kremikový plátok Ø 15 cm → laserom se vykreslí štruktura procesorov postupne sa vytvoria tranzistory a spoje mezi nimi kremikový plátok je rozrezaný na jednotlivé procesory procesor je vložen do pouzdra pripevnený na vývody V súčasnosti sú najväčšími dodávateľmi procesorov AMD a Intel.

Části procesoru Radič Aritmeticko-logická jednotka (ALU) Registre Matematický (numerický) koprocesor Cache

Radič Číta inštrukcie programu a riadi ostatné obvody procesora alebo komunikuje s komponentami

ALU Vykonáva matematické a logické operácie

Registre Predstavujú pamäťové miesta na krátkodobé uloženie práve spracovaných údajov (napr. kód a adresa spracovanej informácie, medzivýsledky výpočtov )

Matematický koprocesor Je určený na zrýchlenie výpočtov, samostatný procesor u starších typov procesorov, realizuje výpočty s pohyblivou rádovou čiarkou, u novších typov procesorov sú súčasťou procesorov

CACHE Rýchla vyrovnávacia pamäť, malá kapacita pamäte, urýchľuje tok údajov medzi procesorom a operačnou pamäťou, môže byť časťou procesora alebo nie. Procesor má až tri rôzne cache: Level 1 (L 1) cache - veľmi malá, ale vzhľadom k jej polohe v samotnom jadre veľmi rýchlo prístupná. (4 - 256 KB) Level 2 (L 2) cache - obvykle umiestnená v procesore, ale nie v samotnom jadre. (64 KB - 12 MB) Level 3 (L 3) cache - najpomalšia z troch vyrovnávacích pamätí, ale aj najväčšia. (až 256 MB)

Mooreův zákon 1965 Gordon Moore

Charakteristiky procesoru Pätice (socket) Frekvencia FLOPS (Floating Point Operations Per Second) Efektivita mikrokódu Šírka slova Šírka datovej zbernice procesora Kapacita cache Veľkosť adresovateľné pamäti

Pätice -socket Konektor /soket, pätica/na základnej doske na pripojenie procesora Sú to konektory na základnej doske určené pre pripojenie procesorov. Podľatypu pinov sa delia na: LGA (Land Grid Array) PGA (Pin Grid Array) BGA (Ball Grid Array) LGA – plošné kontakty sa pril ožia na pä ti cu a proce sor sa za bez pe čí ob vo do vým rámom. PGA - pi ny na procesore sa za sú va jú do ot vo rov v pä ti ci na zá klad nej dos ke. BGA - pi ny vô bec neobsa hu je. Ide o nerozo be ra teľ né prepojenie. Kon tak ty v po do be ma lých guľôčok sú pris páj ko va né do otvorov v pä ti ci.

FREKVENCIA Udáva koľkokrát je procesor schopný za sekundu zmeniť svoj stav, udáva sa GHz FLOPS Udáva počet operácií v pohyblivej rádovej čiarke, ktoré je procesor vykonať za 1 sekundu

Efektivita mikrokódu Ako efektívne sú napísané mikroinštrukciet. j. na koľko krokov je možno vykonať jednu inštrukciu Šírka slova Udáva sa počtom bitov, ktoré je procesor schopný spracovať v rámci jednej inštrukcie 8, 16, 32, 64 – šírka vnútornej zbernice

Šírka dátovej zbernice Rozmer vonkajšej zbernice určenej na komunikáciu procesora s okolím- čím je väčšia tým viac údajov môžeme preniesť na 1 takt Kapacita cache Udáva výkon procesora, skrátená prístupová doba k údajom Veľkosť adresovateľnej pamäte Udáva veľkosť operačnej pamäte, ktorú je schopný procesor používať –adresovať.

Parameter Popis Počet operácií vykonaných za Rýchlosť jadra jednu sekundu Maximálna bitová šírka Šírka slová operandov inštrukcií Počet a typ jadier Počet jadier integrovaných v procesore Maximálny počet inštrukcií realizovateľných jedným Počet inštrukčných kanálov jadrom v jednom takte procesora počet inštrukcií potrebných Efektivita strojového kódu pre vykonávanie bežných operácií Prítomnosť FPU / počet základných operácií v jednoduchej alebo Výkon FPU dvojnásobnej presnosti, ktoré zvládne vykonať jednotka FPU Maximálny počet bitov, ktoré Šírka externé dátové je možné počas jedinej zbernice operácie preniesť z (do) čipu Maximálna frekvencia Frekvencia dátovej zbernice prístupu do externej pamäte (FSB) RAM Kapacita rýchle internej vyrovnávacej pamäte Interná pamäť cache integrovanej priamo na čipe procesora Veľkosť externej pamäte, Veľkosť adresovateľné ktorú je procesor schopný pamäte priamo používať Jednotka MIPS (milónov operácií za sekundu) bežný rozsah 0 - 3400 MIPS (v budúcnosti aj viac) bit 4 - 128 číslo 1 - 12 číslo 1 -4 napr. počet Dhrystone na MIPS ? MFlops (megaflops) až desiatky GFLOPS (gigaflops), podľa architektúry a počtu FPU bit 8 - 64 MHz stovky MHz Byte aj niekoľko Mi. B Byte u 80 x 86 4 Gi. B aj v

Strojový kód – pracuje s ním procesor súbor inštrukcií/príkazov/ priamo vykonateľný procesorom počítača. "Slová" strojového kódu sú reťazce bitov, ktoré zodpovedajú inštrukciám elementárnym príkazom, ktoré vie počítač vykonať.

STROJOVÉ INŠTRUKCIE CPU podľa programu uloženého v operačnej pamäti vykonáva strojové inštrukcie a riadi činnosť celého počítača. Strojová inštrukcia je základný prvok programu. Je najmenšou jednotkou, ktorá sa mimo procesora ďalej nerozkladá a ktorá udáva jeden krok práce procesora. Strojová inštrukcia pozostáva z operačného kódu (čo sa má urobiť) a z operandov (argumentov), ktorých počet závisí na konkrétnej operácii. Pojmom inštrukčný (resp. strojový) cyklus označujeme postupnosť činností riadiacej jednotky, ktorá sa pri spracovaní inštrukcií neustále opakuje (kým sa neobjaví inštrukcia STOP).

Instrukční sada – súbor inštrukcií, ktoré procesor vykonáva Procesor vykonáva program, ktorý pozostáva z príkazov, inštrukcií a nachádza sa v operačnej pamäti Inštrukčný cyklus- úlohou procesora je ich čítať, dekódovať, vykonávať, zobrazovať príkazy Mikroinstrukce - elementární operacie, ktoré je procesor schopný vykonať na jeden takt. Instrukční sada Sada mikroinstrukcí, které je procesor je schopný vykonávať CISC = Complete Instruction Set Computer RISC = Reduced Instruction Set Computer hybridné CISC/completed instruction set computer/ Počítače s kompletnou instrukčnou sadou, inštrukcie zložité – zložené z viacerých mikrokódov Na každý príkaz existuje instrukcia, majú rôzne dĺžky, nevykonávajú sa rovnako v čase RISC/ reduced instruction set computer/ Počítače s obmezenou instrukčnou sadou Znížený počet základních instrukcií – jednoduché inštrukcie, každá inštrukcia sa vykonáva časovo rovnako Hybridné Súčastné procesory Podporujú CISC, ale vnútornou štruktúrou sú viac podobné typu RISC

Výkon procesorov INTEL a AMD – firmy vyrábajúce procesory Počet jadier 1 -4 Viac jadier – väčší výkon Frekvencia – čím väčšia väčší výkon, dá sa realizovať pretaktovaním procesora/ zvýšená spotreba energie, veľké tepelné vyžarovanie/ Technológia Hyper. Threading- Intel Pentium –procesor sa javí ako s dvoma jadrami, ale štruktúra je nezmenená, ľahko sa prepína medzi úlohami, keď jedna úloha čaká na údaje z hlavnej pamäte Procesory Intel- Pentium Core od úrovne i 3

Vývoj procesorov - http: //padi. webz. cz/skola/maticna/files/vyvojprocesorov. html Novodobá história spáda do roku 1981 vznikla rada procesorov INTEL Intel vyrába cenovo náročnejšie Pentium, lacnejšie Celerom/ menšiu cache, nižšiu vnútornú frekvenciu, užšiu zbrernicu/ Firma AMD – ATHLON http: //www. spssvsetin. cz/index_htm_files/d umy/02/VY_32_INOVACE_2_08. pdf

Využitie procesorov Pc Mobily Spotrebná elektronika – mikrokonroléry, kamery, digitálne fotoaparáty, práčky, mikrovlnky Automobily

Chladič používá se ke snížení teploty procesoru Aktivní chladič – ventilátor Napájení ventilátoru Pasivní chladič

Zpracováno podle: SKALKA, Ján, et al. Informatika na maturity a prijímacie skúšky. Nitra : ENIGMA, 2007. 460 s. ISBN 978 -80 -89132 -50 -8. ROUBAL, Pavel. Informatika a výpočetní technika pro střední školy: Teoretická učebnice. Dotisk prvního vydání. Brno : Computer Press, a. s. , 2007. 102 s. ISBN 80 -251 -0761 -2. Cs. wikipedia. org [online]. 2010 [cit. 2010 -12 -02]. Mooreův zákon. Dostupné z WWW: <http: //cs. wikipedia. org/wiki/Mooreův_zákon>. Použité obrázky: 1) SOLIPSIST. [cit. 2011 -04 -06]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Intel_80486 DX 2_bottom. jpg>. 2) JULBEN. [cit. 2011 -04 -06]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Moores_law. svg>. 3) QURREN. [cit. 2011 -04 -06]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: <http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Intel_Reference_Heatsink_RCF H 7 -1156_DHA-A. jpg>.